تصنيع ودراسة خصائص غشاء رقيق نانوي متراكب نوع Ag-WO3 بواسطة الرش بالتحلل لتطبيقات الكواشف

الباحث

فرحان احمد محمد

المشرف

ايفان طارق سالم - أزهار عناد حسن

الجامعة

الجامعة التكنولوجية

الكلية / القسم

قسم العلوم التطبيقية / علوم وتكنولوجيا الليزر

الشهادة

دكتوراه

السنة

2023

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Ag-WO3 nanocomposite; Thin films; Spray pyrolysis; Photodetectors

تتضمن الأطروحة بناء منظومة الرش الحراري واستخدامها في تحضير أغشية اوكسيد التنكستن الثلاثشي ,وتحسينها بالجسيمات النانوية المعدنية( البلازمونك) ,من خلال رش محلول الأمونيا تنكستيت على قواعد من الزجاج والكوارتز والسليكون يتضمن العمل جزئين رئيسيين. الأول هو و دراسة العديد من العوامل المؤثرة فى تحضير هذه الأغشية للحصول على أفضل الظروف التى و و تؤدي إلى أفضل النتائج. من بين هذه المعلمات التي تم دراستها درجة حرارة القاعدة وعدد د ا الرشات والتركيز المولاري .كما يتضمن دراسة وتحليل الخصائص التركيبية والبصربة والكهربائية و و للأغشية المحضرة للوصول الى أفضل المعلمات لتجهيز الأغشية. أما القسم الثاني من العمل = و يتضمن أضافة الجسيمات النانودة من الفضة الى الأغشية من خلال غمر الأغشية المحضرة و و في محلول نترات الفضة( ric (AQNO; فترات تفاعل مختلفة والحصول على أفضل زمن تفاعل للأغشية. ومن ثم دراسة وتحليل الخصائص التركيبية والبصرية والكهربائية للأغشية المجهزة عند و oe (Al/Ag-WO,/p-Si) ٍْ ودراسة خصائصها ومقارنتها بنبيطه المرجع (AlWO3/p-Si) بينت دراسة حيود الأاشعة السينية أن أغشية WO, كانت متعددة البلورات فى الطور أحادى و = = و حرارة الركيزة( 350°C ( ، وعدد رشات( 12spray ( ، وتركيز مولاري( 80MM ).اظهرت نتائج المجهر الالكتروني (FE-SEM) qusLall شبكة ألياف نانودة عند أفضل درجه حرارة كانت و و و القوة الذرية (AFM) معدل الحجم الحبيبى ومعدل الخشونة عند أفضل المعلمات درجة الحرارة و ال * 230 000000000000000 ِ القاعدة وعدد رشات وتركيز مولاري كانت nm)aiad 88.71( و 6.13nm) ( و (82.63nm) nm) (5.32 nm) 83.09 ( و nm) 27.46( على التولي. بينما أظهرت نتائج لخصائص البصرية ان فجوة الطاقة لأغشية اوكسيد التنكستن عند أفضل الظروف تناقصت من (3.306©1الى 2-8EV ),ان نسبة النفاذية زادت عند زيادة days حرارة القاعدة وكانت قيمتها عند درجة حرارة القاعدة المثلى هي ( 52%( كما أظهرت نتائج الخصائص الكهربائية زيادة التوصيلية الكهربائية من (!22.6707 *4.17107) د _ الى Q.cem إروكانت قيم طاقة التنشيط ( eV 0.22( و eV) 0.29)عند المعلمات المثلى. ْ تم تزبين أغشية (و1//0) بتأثير البلازمون لجسيمات الفضة النانوية (AGNPS) من خلال عملية التنشيط الضوئى لأوقات Jeli كيميائية مختلفة ، ومن (figure of merit) ، تم الحصول على ا أفضل زمن كان عند 35 ثانية, وتم الحصول على الخصائص الفيزيائية المثلى لأغشية Ag- (WO3) عند هذا الزنمن. حيث قلت فجوة الطاقة البصردة eV) all 2.70 ( وكذلك نسبة النفاذية تناقصت من )%48 الى %28( بينما التوصيلية الكهربائية تحسنت AS) لأغشية Ag-W0O;) و )وكانت قيمته(! 22.600 3.4410 ) مقارنة ( 2.07 10-7 2.73X )بأغشية / WO; الغير مزينة. ايضا من خصائص تيار- فولتية لكلا النبيطتين تبين ان عامل المثالية وارتفاع الحاجز كان اقل عند تزبين النبيطة بالجسيمات النانوية من معدن الفضة وكانت قيمته (3.0) eV).5 0.86) على التوالي, بينما كانت Aad عامل المثالية وارتفاع الحاجز للنبيطة الغير مزبنة حوالي (4.3)

In which, this system used to prepare WO3-thin films and improve them with decorating metallic nanoparticles (Plasmonic) by spraying ammonium tungstate (NH4)2WO4 solution on glass, quartz, and silicon substrates. This work includes two main parts: The first is to study the many factors influencing the preparation of these films to obtain the best conditions, that lead to the best results. Among the parameters that have been studied are the temperature of the substrate, the number of sprays cycle, and the molar concentration. Furthermore, it includes studying and analyzing of the crystal structural, electrical and optical properties of the films being prepared to reach the better parameters films preparation. As for the second part of the work, includes adding AgNPs to the films by immersing the preparedWO3 films in a silver nitrate (AgNO3) solution at different reaction times and obtaining the best reaction time for prepation the films. Then, the structural, electrical and optical characteristics of the films being prepared at the best immersion time were studied and analyzed. After that, a device based on WO3decoreated with Ag on Si substrate (Al/Ag-WO3/p-Si) was manufactured, and their properties were studied and compared with those of the reference device (Al/WO3/p-Si). The X-ray diffraction study revealed that the WO3 films were polycrystalline in the monoclinic phase. Additionally, it was found that the best growth occurred at the plane (200) under the parameters of a substrate temperature of 350°C, 12 sprays, and a molar concentration of 80 mM. The results of scanning electron microscopy (FE-SEM) showed a nanofiber network at the optimal substrate temperature with the interfiber distance value of 204 nm. Yet, at the best number of sprays the average crystal size was 65.25 nm and at the best molar concentration the average fiber width was 266 nm. Moreover, the atomic force microscope (AFM) also showed the average particle size and roughness rate at the operating parameters: the substrate temperature, the number of sprays, and the molar concentration. Its values were (88.71 nm), (6.13 nm), (82.63 nm), (5.32 nm), and (83.09 nm) and (27.46 nm), respectively. While the results of the optical properties showed that the energy gap of the WO3 films at the best conditions decreased from (3.30 eV) to (2.8 eV), the transmittance ratio increased when the substrate temperature was increased, and its value at the optimal substrate temperature was (52%). The results of the electrical properties also showed an increase in the electrical conductivity from (4.17 x 10-8 Ω-1.cm-1) to (2.73 x 10-7 Ω-1.cm- 1), and the values of activation energy were (0.22 eV) and (0.29 eV) at the optimum parameters. The WO3 films were decorated by the Plasmon effect of silver nanoparticles (Ag NPs) through the photo activation process for different chemical reaction times. Where as the best time was obtained at 35 sec and the optimal physical properties of the films (Ag- WO3) at this time, according to the Figure of Merit (FOM).Interestingly, as the optical energy gap decreased to 2.70 eV and the transmittance ratio decreased from 48% to 28%. While the electrical conductivity improved which its value was 3.44 X 10-7 -1cm-1 for (Ag-WO3) as compared to (2.73X 10-7 -1cm-1) for WO3 films. Furthermore, the ideality factor (n) as well as the barrier height (ФBp) was found to be lower when the device was decorated with AgNPs, with values of 3.0 and 0.86 eV, respectively. Whereas the ideality factor (n) as well as the barrier height (ФBp) values for the instrument when being pure were about (4.3) and (0.88 eV), respectively. As for the C-V characteristics of both types of devices, they are of the sharp type, and the built-in potential (Vbi) of the (Al/WO3/p-Si) devices was (0.7V) and the (Al/Ag-WO3/p-Si) device was (0.9V), as well as an improvement in the spectral responsivity of (Al/Ag-WO3/p-Si) at the wavelength of 425 nm, and its value was 0.31 A/W compared to the undecorated device (Al/WO3/p-Si) at a wavelength of 375 nm. As for the specific Detectivity of (Al/Ag-WO3/p-Si), its values at the wavelength of 425 nm were (1.32×1010Jone).

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب